WO2022002473A1 - Gleichrichter, energieversorgungsgerät und anlage - Google Patents

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WO2022002473A1
WO2022002473A1 PCT/EP2021/062811 EP2021062811W WO2022002473A1 WO 2022002473 A1 WO2022002473 A1 WO 2022002473A1 EP 2021062811 W EP2021062811 W EP 2021062811W WO 2022002473 A1 WO2022002473 A1 WO 2022002473A1
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rectifier
voltage
mems switches
circuit
switching
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PCT/EP2021/062811
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Franziska Lambrecht
Markus Schwarz
Harald Schweigert
Jörg ZAPF
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the invention relates to a rectifier, an energy supply device and a system.
  • Electrical energy is generally supplied via alternating voltage.
  • electronic end devices such as computers or smartphones or numerous components of automation technology regularly require a - mostly low - direct voltage due to the intensive use of semiconductor elements.
  • semiconductor elements usually require a clear voltage level for operation and thus a direct voltage.
  • many electronic devices also require galvanic isolation in order to convert the mains voltage to a harmless DC voltage, often in the range of 5 V to 30 V.
  • clocked power supplies which are also simply called power supply units, are used.
  • diode rectifiers For rectifying AC voltages, diode rectifiers are known which, in combination with a downstream converter - this usually with electrical isolation - typically have efficiencies between 80% and 90%. In order to achieve efficiencies of up to 95%, resonance converters are mostly used, in which rectifier diodes on the output side are replaced by much more efficient low-voltage MOSFETs. For universal use with variable input voltages, however, an intermediate circuit voltage must be pre-regulated for resonance converters.
  • Such pre-regulation is typically carried out by means of an active power factor correction, ie an active power factor correction (active PFC), which also provides a nearly sinusoidal current curve, which further increases the efficiency and thus the load on power lines minimized.
  • active PFC active power factor correction
  • rectifier topologies which have a power factor correction.
  • rectifier topologies of this type require a larger installation space.
  • they are expensive.
  • diodes can be replaced by transistors, for example MOSFETs.
  • transistors for example MOSFETs.
  • MOSFETs MOSFETs
  • a parallel connection of many transistors is expensive and transistors are usually not sufficiently voltage-proof and often do not have a sufficiently low voltage drop.
  • the rectifier according to the invention has a rectifier circuit formed with Stromventi len, in which the current valves are formed with MEMS switches.
  • MEMS Micro-Electro Mechanical Systems
  • MEMS Micro-Electro Mechanical Systems
  • flow control valves are provided in the form of MEMS switches, while flow control valves are regularly present in the prior art in the form of diodes.
  • the losses of the mains diode rectifier can reach values of 2% in relation to the total device output power. With the desired efficiency of at least 95 percent for energy supply devices implemented by means of such rectifiers, these losses in output power represent a major challenge. Furthermore, the power losses that have to be accepted up to now require a high level of cooling, which requires additional components for cooling. In addition, the heat development causes the risk of a premature failure of known rectifiers.
  • rectifiers with flow control valves in the form of MEMS switches have numerous advantages:
  • MEMS switches have a particularly low contact resistance, resulting in particularly low losses.
  • rectifiers and thus also energy supply devices with such rectifiers can be designed with a particularly high degree of efficiency.
  • the probability of failure when using MEMS switches as flow control valves is significantly reduced.
  • Cooling components can be made particularly light and compact. Energy supply devices in particular can thus be designed to be lighter and more compact.
  • MEMS switches can be controlled with almost no power for switching, i.e. for opening or closing, so that the MEMS switches do not significantly reduce energy efficiency as a result of their activation.
  • MEMS switches it is also advantageous to use MEMS switches to achieve very short switching times of around 2 to 10 microseconds. With MEMS switches, switching frequencies of up to 50-60 Hz can easily be achieved if a period of 8 microseconds is assumed. In addition, MEMS switches have a low through voltage and negligible aging and can also be switched off quickly enough by a control circuit to be protected from overcurrent in the event of mains voltage peaks.
  • the rectifier particularly preferably has a power converter connected to the rectifier circuit on the output side, in particular with active power factor correction, i.e. with an active PFC.
  • the rectifier circuit can be controlled, i.e. switched, with almost no power due to the flow control valves designed as MEMS switches.
  • the rectifier circuit is preferably a bridge circuit or the rectifier circuit has a bridge circuit.
  • the bridge circuit is expediently a Graetz circuit or the bridge circuit has a Graetz circuit.
  • the rectifier circuit can also be a bridgeless rectifier circuit, in particular a bridgeless PFC circuit.
  • Such rectifier circuits are topologies in which branch (s) of the Gratz circuit are replaced by actively controlled transistors operating at typical operating frequencies of 50-150 kHz.
  • the transistors of the step-up stage can also effect a partial network rectification and thus save additional diode losses.
  • flow control valves are used that only have to switch with the mains frequency of 50 or 60 Hz, for example. In these applications, MEMS switches can be used as flow valves to further reduce losses.
  • the MEMS switches are preferably activated for switching or opening.
  • MEMS switches can be controlled regularly by means of electrostatic control to close and / or open the MEMS switch, for example by means of a bending element which can be deflected electrostatically and which moves switching contacts towards one another or spaced them apart as a result of the deflection of the bending element.
  • the rectifier circuit comprises diodes, in particular semiconductor diodes, connected in parallel to the MEMS switches.
  • the MEMS switches can advantageously be protected against high current flow due to voltage peaks of a mains voltage.
  • So-called surge pulses can occur during operation of the MEMS switch, which can be caused, for example, by a charging current of a capacitor connected to the rectifier on the output side. Since capacitors are typically comparatively low-resistance components, a voltage rise in the mains voltage that goes beyond the current voltage of the capacitor can lead to a high current pulse, which can amount to about a few 100 A for a period of 10 to 20 microseconds. With such large current pulses you can Lightly weld the electrical contacts of the MEMS switches together.
  • the resulting currents through the MEMS switch can be effectively limited, since the flow voltage of diodes, for example in the case of silicon diodes, is at most 1.5 V even with a flow current of a few 100 A. This means that the maximum voltage applied to the MEMS switches can be limited. The limited voltage at the MEMS switches and the internal resistance of the MEMS switch therefore result in an effectively limited flow rate through the MEMS switch. A passive limitation of the flow rate is also advantageously possible without a significant time delay. This is particularly relevant for surge pulses, in which a current flow can increase within a few microseconds.
  • the diodes are preferably oriented and connected in such a way that when the MEMS switches are open, the diodes form a rectifier circuit with other parts of the rectifier, preferably a bridge circuit and in particular a Graetz circuit.
  • the diodes can take over the function of the MEMS switches in their open position.
  • the diodes can advantageously take over the rectification in those phases of operation in which operation of the MEMS switches for rectification is critical.
  • the MEMS switches can take over the rectification, so that the efficiency of the rectification by means of the rectifier according to the invention is at the same time significantly increased and at the same time fail-safe operation of the rectifier is possible.
  • the rectifier according to the invention has a switching control, where the switching control is designed to control the MEMS switches for switching and opening.
  • the shift control is preferably designed to switch the MEMS switches at the frequency of an alternating voltage to be rectified with the rectifier, so that the MEMS switches can change their switching position at the frequency of the voltage to be rectified.
  • the switching control is advantageously designed to open the MEMS switches in the area of the zero crossing of the mains voltage.
  • power electronics act on the line voltage and cause the line voltage to deviate from a sinusoidal curve.
  • distortions can make it difficult to precisely determine the zero crossing of the mains voltage, so that the risk of incorrect activation of the MEMS switches and, consequently, of an electrical short circuit, increases.
  • a high short-circuit current through the MEMS switches could easily damage them.
  • the MEMS switches can be opened in the case of voltage values which are too close to a zero voltage, that is to say a zero mains voltage, and thus the failure safety of the rectifier according to the invention can be increased.
  • the Wegsteue tion is preferably designed to open the MEMS switch when a voltage feeding the rectifier, in particular an AC voltage, falls below a minimum distance from a zero voltage.
  • the MEMS switches can be opened at voltage values close to a disappearing mains voltage, so that the failure safety of the energy supply device is further increased. Since the instantaneous value of the current is also very low in the areas of very low mains voltage - in the spe- Especially when using an active harmonic limitation (PFC), in which the current and voltage are in phase - the increased power loss in the rectifier due to the switching off of the MEMS switch and the higher voltage drop caused by the semiconductor diodes is negligible.
  • PFC active harmonic limitation
  • the Wegsteue tion is preferably designed to open the MEMS switch when a voltage feeding the rectifier, in particular an AC voltage, exceeds a threshold value for a harmonic component.
  • the switching control expediently has one or more detection means for detecting a voltage value of the mains voltage and / or a time profile of the mains voltage.
  • the switching control particularly preferably has a harmonic component determination device which determines a harmonic component of the mains voltage on the basis of a voltage value or on the basis of a curve over time.
  • the switching control has one or more current detection means, which is / are designed to detect a current through one or more or all of the MEMS switches and / or diode rectifiers connected in parallel, if applicable.
  • the switching control is preferably designed to open the MEMS switch when when a flow rate flowing through one or more or all of the MEMS switches exceeds a threshold value for the flow rate.
  • the power supply device has a ⁇ inventive rectifier he described as above.
  • the inventive system includes a terminal and a ⁇ OF INVENTION dung invention power supply apparatus, wherein the terminal to the power supply unit for supplying power to the terminal is connected together.
  • Fig. 1 shows a plant according to the invention with a fiction, modern ⁇ power supply comprising a rectifier erfindungsge MAESSEN schematically in a schematic diagram,
  • Fig. 2 like the rectifier.
  • Fig. 3 like the rectifier.
  • Fig. 2 in a second switching position schematically in a circuit diagram
  • Fig. 4 shows another embodiment of a rectifying ⁇ ters like.
  • Fig. 1 in a first switching position schematically in a circuit diagram
  • Fig. 5 like the rectifier.
  • FIG. 6 shows a control method for controlling the rectifier like FIGS. 2 and 3 and FIGS. 4 and 5 schematically in a schematic diagram.
  • the system according to the invention shown in FIG. 1 is an automation system 10 and comprises a terminal device in the form of a control device 20 and an energy supply device 30.
  • the control device 20 is supplied with a DC voltage by means of the energy supply device 30, which the control device 20 requires for operation.
  • the energy supply device 30 is supplied with an alternating voltage by means of an alternating voltage connection 40.
  • the energy supply device 30 has a rectifier 50 according to the invention, which converts the alternating voltage into a direct voltage.
  • the rectifier 50 is controlled by means of a switching control 60.
  • the structure of the rectifier 50 and the mode of operation of the switching control 60 are explained in more detail below.
  • the rectified line voltage possibly brought to a higher voltage level in the active PFC, is converted into a - mostly lower - output voltage.
  • the rectifier 50 is described in a first exemplary embodiment with reference to FIGS. 2 and 3:
  • the rectifier 50 comprises a Graetz circuit of four flow control valves, which converts an alternating voltage 80 fed in at the alternating voltage connection 40 into a direct voltage that charges a capacitor 90 of the rectifier 50.
  • the capacitor 90 forms an intermediate circuit capacitor of the rectifier 50.
  • the four flow valves of the Graetz circuit are in accordance with the invention as MEMS switches Si, S 2 , S 3 , S 4 , which in the illustrated embodiment as in the publication DE 102017215236 A1 "MEMS switch and method for the production of a MEMS
  • the Graetz circuit corresponds in terms of its circuit topology to known Graetz circuits, which are formed with diodes as flow valves. Such Graetz circuits are described, for example, at the URL en.wikibooks.org/wiki/Electronics_Fundamentals/Diode_Circuit.
  • the MEMS switches Si, S 2 , S 3 , S 4 are connected in a manner known per se by means of electrical line connections 70 to the Graetz circuit.
  • the Graetz circuit carries a momentarily (in the illustration of FIG. 2) fed in positive voltage of the AC voltage 80 below to an upper electrode of the capacitor 90 when the MEMS switches S2 and S 3 are closed and the MEMS switch Si and S 4 are open.
  • the one momentarily fed in above negative voltage of the alternating voltage 80 is fed to a lower electrode of the capacitor 90.
  • the MEMS switches Si and S 4 are closed and the MEMS switches S 2 and S 3 are open in the Graetz circuit of the rectifier 50, so that a positive instantaneous voltage of the AC voltage 80 fed in from above the upper electrode of the capacitor 90 is guided and a current negative voltage of the AC voltage 80 fed in and fed to the lower electrode of the capacitor 90.
  • the rectifier 50 always has a positive voltage on the upper electrode of the capacitor 90 and a negative voltage on the lower electrode of the capacitor 90 when the MEMS switches Si and S 4 and S 2 and S 3, respectively at a zero crossing of the alternating voltage 80 are transferred from an open switching position to a closed switching position or a closed switching position can be transferred to an open switching position.
  • the switching positions of FIGS. 2 and 3 consequently alternate with the frequency of the alternating voltage 80 and the capacitor 90 is charged by means of a direct voltage correspondingly applied to it.
  • the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 are controlled by the Heidelbergsteue tion 60 in the manner described, so that the MEMS switches Si, S 2 , S 3 , S 4 operate as flow control valves and those used in the prior art and replace flow valves formed with diodes.
  • the rectifier 50 is constructed similarly to the rectifier 50 shown in FIGS. 2 and 3.
  • the rectifier 50 of this second exemplary embodiment differs only in that it has additional protective diodes Di, D 2 , D 3 , D 4 , which are each connected in parallel to one of the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 .
  • the protective diodes Di, D2, D 3 , D 4 are connected and oriented in parallel to the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 in such a way that the protective diodes Di, D2, D 3 , D 4 control the flow control valve function of the Replace MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 if the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 were in an open position.
  • the protective diodes Di, D2, D 3 , D 4 are formed with silicon diodes which have forward voltages of at most 1.5 V even with currents of a few 100 A.
  • the maximum voltage applied to the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 is limited to a maximum of 1.5 V. Consequently, due to the fixed internal resistance 100 of the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 of the maximum current flowing through the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 is limited.
  • the switching control 60 operates according to the switching method shown in Fig. 6:
  • the course ISSPAV of the instantaneous alternating voltage 80 is continuously measured over the time t.
  • the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 are switched off depending on the AC voltage detected.
  • the MEMS switches Si, S2, S 3 , S4 are switched off before the alternating voltage 80 reaches an expected zero point. Then the rectification is carried out by means of the protective diodes Di, D2, D 3 ,
  • threshold values THRESH1, THRESH2 are defined, which form a voltage range around a zero voltage N, which is symmetrical in the exemplary embodiment shown, within which the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 are switched off, so that the rectification only occurs at voltages within this voltage range takes place by means of the protective diodes Di, D2, D 3 , D 4 .
  • the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 are defined, which form a voltage range around a zero voltage N, which is symmetrical in the exemplary embodiment shown, within which the MEMS switches Si, S2, S 3 , S 4 are switched off, so that the rectification only occurs at voltages within this voltage range takes place by means of the protective diodes Di, D2, D 3 , D 4 .
  • the harmonic component of the current voltage profile ISSPAV is also calculated from the current voltage profile ISSPAV. Since the current voltage curve ISSPAV deviates so strongly from a sinusoidal nominal voltage curve SOSPAV with a sufficiently large harmonic component, there is a risk that the AC voltage 80 will cross zero earlier than expected according to the nominal voltage curve SOSPAV.
  • the MEMS switches Si, S 2 , S 3 , S 4 are only activated by means of an activation signal MEMSA if, on the one hand, the current voltage value of the AC voltage 80 is outside the voltage range characterized by the threshold values THRESH1, THRESH2 and at the same time the harmonic component is sufficiently small.
  • the harmonic component is sufficiently small if it does not exceed a limit of at most 30 percent. In other exemplary embodiments, which otherwise correspond to the exemplary embodiment shown, other values apply for the threshold values THRESH1, THRESH2 and a different limit for the harmonic component.

Abstract

Der Gleichrichter weist eine mit Stromventilen gebildeten Gleichrichterschaltung auf, bei welcher die Stromventile mit MEMS-Schaltern gebildet sind. Das Energieversorgungsgerät weist einen solchen Gleichrichter auf. Die Anlage weist ein Endgerät und ein solches Energieversorgungsgerät auf, wobei das Endgerät mit dem Energieversorgungsgerät zur Energieversorgung des Endgeräts verschaltbar ist.

Description

Beschreibung
Gleichrichter, Energieversorgungsgerät und Anlage
Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter, ein Energiever sorgungsgerät sowie eine Anlage.
Eine elektrische Energieversorgung erfolgt generell über Wechselspannung. Jedoch benötigen elektronische Endgeräte wie Computer oder Smartphones oder zahlreiche Komponenten der Automatisierungstechnik regelmäßig eine - meist geringe - Gleichspannung aufgrund der intensiven Nutzung von Halblei terelementen. Solche Halbleiterelemente erfordern meist eine eindeutige Spannungslage für den Betrieb und somit eine Gleichspannung. Zusätzlich benötigen sehr viele elektronische Geräte auch eine galvanische Trennung, um Netzspannung auf eine ungefährliche Gleichspannung, häufig im Bereich 5 V bis 30 V, zu wandeln. Dazu werden meist getaktete Stromversorgun gen, welche auch einfach Netzteile genannt werden, einge setzt.
Zur Gleichrichtung von Wechselspannungen sind Diodengleich richter bekannt, welche in Kombination mit einem nachgeschal teten Wandler - dieser meist mit Potentialtrennung - typi scherweise Wirkungsgrade zwischen 80% und 90% aufweisen. Um die Wirkungsgrade von bis zu 95% zu erreichen, werden meist Resonanzwandler eingesetzt, bei welchen Gleichrichter-Dioden der Ausgangsseite durch wesentlich effizientere Niederspan- nungs-MOSFETs ersetzt sind. Zum universellen Einsatz bei va riablen Eingangsspannungen muss bei Resonanzwandlern jedoch eine Zwischenkreisspannung vorgeregelt werden.
Eine solche Vorregelung erfolgt typischerweise mittels einer aktiven Leistungsfaktor-Korrektur, d.h. einer aktiven Power Factor Correction (aktive PFC), welche zusätzlich einen nahe zu sinus-förmigen Stromverlauf bereitstellt, was die Effizi enz weiter erhöht und damit die Belastung von Netzzuleitungen minimiert. Allerdings stoßen auch solche Vorregelungen mit einer aktiven Leistungsfaktor-Korrektur an Effizienzgrenzen.
Es sind ferner brückenlose Gleichrichter-Topologien bekannt, welche eine Leistungsfaktor-Korrektur aufweisen. Allerdings erfordern solche Gleichrichter-Topologien einerseits einen größeren Bauraum. Andererseits sind sie teuer.
Grundsätzlich können Dioden durch Transistoren, beispielswei se MOSFETs, ersetzt werden. Allerdings ist eine Parallel schaltung vieler Transistoren teuer und Transistoren sind in der Regel nicht hinreichend spannungsfest und weisen häufig keinen hinreichend geringen Spannungsabfall auf.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Gleichrichter, ein verbessertes Energieversorgungsgerät sowie eine verbesserte Anlage zu schaffen. Insbesondere sollen Gleichrichter, Energieversorgungsgerät und Anlage mit höherer Energieeffizienz betreibbar sein.
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Gleichrichter mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, mit einem Energie versorgungsgerät mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen sowie mit einer Anlage mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den zu gehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
Der erfindungsgemäße Gleichrichter weist eine mit Stromventi len gebildeten Gleichrichterschaltung auf, bei welcher die Stromventile mit MEMS-Schaltern gebildet sind.
Unter MEMS-Schaltern (MEMS (engl.) = „Micro-Electro Mechani- cal Systems") im Sinne dieser Erfindung sind Schalter mit mikromechanisch gefertigten beweglichen Schaltelementen zu verstehen, welche elektrisch, insbesondere elektrostatisch, betätigbar sind. Erfindungsgemäß sind Stromventile in Gestalt von MEMS-Schal- tern vorgesehen, während im Stand der Technik Stromventile regelmäßig in Form von Dioden vorhanden sind. Der Einsatz solcher Dioden hat allerdings bei bislang bekannten Gleich richtern Netzschlussspannungen von beispielsweise 230 V Ver luste in der Netzgleichrichtung in einer Größenordnung von ca. 1 Prozent in Bezug auf die Gesamtgeräteausgangsleistung zur Folge. Bei geringeren Netzspannungen wie dem US-ameri kanischen 120V-Netz oder dem japanischen 100V-Netz und den jeweiligen Toleranzen dieser Netzspannungen können die Ver luste der Netzdiodengleichrichter Werte von 2% in Bezug auf die Gesamtgeräteausgangsleistung erreichen. Bei angestrebten Wirkungsgraden von mindestens 95 Prozent für mittels solcher Gleichrichter realisierter Energieversorgungsgeräte stellen diese Verluste in der Ausgangsleistung eine große Herausfor derung dar. Ferner bedingen die bislang in Kauf zu nehmenden Verlustleistungen einen hohen Kühlungsbedarf, der zusätzliche Komponenten zur Entwärmung erfordert. Zudem bedingt die Wär meentwicklung das Risiko eines verfrühten Ausfalls bekannter Gleichrichter .
Demgegenüber weisen Gleichrichter mit Stromventilen in Ge stalt von MEMS-Schaltern zahlreiche Vorteile auf:
So weisen MEMS-Schalter einen besonders geringen Kontaktwi derstand auf, sodass besonders geringe Verluste resultieren. Folglich sind Gleichrichter und somit auch Energieversor gungsgeräte mit solchen Gleichrichtern mit besonders hohem Wirkungsgrad ausbildbar. Zudem ist die Ausfallwahrscheinlich keit beim Einsatz von MEMS-Schaltern als Stromventile deut lich reduziert.
Infolge der geringen Verluste kann beim Einsatz von MEMS- Schaltern zudem auf aufwendige Entwärmungskomponenten ver zichtet werden, sodass der erfindungsgemäße Gleichrichter be sonders kostengünstig fertigbar ist. Zudem ist der Gleich richter aufgrund des erfindungsgemäß möglichen Verzichts auf Entwärmungskomponenten besonders leicht und kompakt ausbild bar. Insbesondere Energieversorgungsgeräte lassen sich somit leichter und kompakter ausbilden.
Vorteilhaft ist aufgrund der geringen Wärmeentwicklung auch ein Betrieb bei höherer Umgebungstemperatur realisierbar.
Zweckmäßig können MEMS-Schalter nahezu leistungsfrei zum Schalten, d.h. zum Öffnen oder Schließen, angesteuert werden, sodass die MEMS-Schalter die Energieeffizienz nicht infolge ihrer Ansteuerung nennenswert reduzieren.
Weiterhin vorteilhaft sind mittels MEMS-Schaltern sehr gerin ge Schaltzeiten von etwa 2 - 10 Mikrosekunden erzielbar. So mit lassen sich mittels MEMS-Schaltern Schaltfrequenzen von bis zu 50-60 Hz leicht erzielen, wenn von einer Periodendauer von 8 Mikrosekunden ausgegangen wird. Zudem weisen MEMS- Schalter eine geringe Durchgangsspannung und eine vernachläs sigbare Alterung auf und sind auch rasch genug durch eine An steuerschaltung abschaltbar, um bei Netzspannungsspitzen vor Überstrom geschützt zu werden.
Besonders bevorzugt weist der Gleichrichter einen ausgangs seitig an die Gleichrichterschaltung angebundenen Leistungs wandler auf, insbesondere mit aktiver Leistungsfaktor-Korrek tur, d.h. mit einem aktiven PFC. In diesem Falle lässt sich die Gleichrichterschaltung aufgrund der als MEMS-Schalter ausgebildeten Stromventile nahezu leistungslos ansteuern, d.h. schalten.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter die Gleichrichterschaltung eine Brückenschaltung oder die Gleich richterschaltung weist eine Brückenschaltung auf.
Zweckmäßig ist bei dem Gleichrichter gemäß der Erfindung die Brückenschaltung eine Graetz-Schaltung oder die Brückenschal tung weist eine Graetz-Schaltung auf. Alternativ und ebenfalls bevorzugt kann die Gleichrichter schaltung auch eine brückenlose Gleichrichterschaltung sein, insbesondere eine Bridgeless-PFC-Schaltung. Bei solchen Gleichrichterschaltungen handelt es sich um Topologien, bei welchen Zweig/e der Gratz-Schaltung durch aktiv-gesteuerte und mit typischen Arbeitsfrequenzen von 50-150kHz arbeitenden Transistoren ersetzt werden. Dabei können Transistoren der Hochsetzstufe auch gleich eine partielle Netzgleichrichtung bewirken und somit zusätzliche Diodenverluste sparen. In sol chen Topologien sind Stromventile eingesetzt, die nur mit der Netzfrequenz von z.B. 50 oder 60Hz schalten müssen. In diesen Applikationen können MEMS-schalter als Stromventile einge setzt werden, um die Verluste weiter zu reduzieren.
Bevorzugt sind bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter die MEMS-Schalter zum Schalten oder Öffnen angesteuert. So sind MEMS-Schalter regelmäßig mittels elektrostatischer Ansteue rung zum Schließen und/oder Öffnen des MEMS-Schalters ansteu erbar, etwa mittels eines Biegeelements, welches elektrosta tisch auslenkbar ist und infolge der Auslenkung des Biegeele ments Schaltkontakte aufeinander zubewegt oder beabstandet.
Bei dem Gleichrichter gemäß der Erfindung umfasst die Gleich richterschaltung geeignet zu den MEMS-Schaltern parallel ge schaltete Dioden, insbesondere Halbleiter-Dioden.
Mittels solcher parallel geschalteten Dioden können die MEMS- Schalter vorteilhaft vor hohem Stromfluss infolge von Span nungsspitzen einer Netzspannung geschützt werden. So können im Betrieb des MEMS-Schalters sogenannte Surge-Impulse auf- treten, welche etwa durch einen Ladestrom eines ausgangssei tig an dem Gleichrichter angebundenen Kondensators bedingt sein können. Da Kondensatoren typischerweise vergleichsweise niederohmige Bauteile sind, kann ein Spannungsanstieg der Netzspannung, welcher über eine aktuelle Spannung des Konden sators hinausgeht, zu einem hohen Stromimpuls führen, der et wa einige 100 A für eine Zeit von 10 bis 20 Mikrosekunden ausmachen kann. Bei solchen großen Stromimpulsen können elektrische Kontakte der MEMS-Schalter leicht miteinander verschweißen .
Mittels parallel geschalteter Dioden können die resultieren den Ströme durch die MEMS-Schalter wirksam begrenzt werden, da die Durchflussspannung von Dioden, etwa im Falle von Sili zium-Dioden, selbst bei einem Durchflussstrom von einigen 100 A höchstens 1,5 V beträgt. Somit kann die maximal an den MEMS-Schaltern anliegende Spannung begrenzt werden. Aus der begrenzten Spannung an den MEMS-Schaltern und dem Innenwider stand der MEMS-Schalter folgt daher ein wirksam begrenzter Durchflussstrom durch die MEMS-Schalter. Weiterhin vorteil haft ist eine passive Begrenzung des Durchflussstroms ohne nennenswerten Zeitverzug möglich. Dies ist insbesondere bei Surge-Impulsen besonders relevant, bei welchen ein Stromfluss innerhalb von wenigen Mikrosekunden ansteigen kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter sind die Dioden vor zugsweise derart orientiert und geschaltet, dass die Dioden bei geöffneten MEMS-Schaltern mit übrigen Teilen des Gleich richters eine Gleichrichterschaltung, vorzugsweise eine Brü ckenschaltung und insbesondere eine Graetz-Schaltung bilden.
In dieser Weiterbildung der Erfindung können die Dioden die Funktion der MEMS-Schalter in deren geöffneter Stellung über nehmen. Vorteilhaft können die Dioden die Gleichrichtung zu solchen Phasen des Betriebs übernehmen, in welchen sich ein Betrieb der MEMS-Schalter zur Gleichrichtung kritisch er weist. Während der überwiegenden Betriebszeit hingegen können die MEMS-Schalter die Gleichrichtung übernehmen, sodass die Effizienz der Gleichrichtung mittels des erfindungsgemäßen Gleichrichters zugleich deutlich gesteigert ist und zugleich ein ausfallsicherer Betrieb des Gleichrichters möglich ist.
Der erfindungsgemäße Gleichrichter weist in einer vorteilhaf ten Weiterbildung der Erfindung eine Schaltsteuerung auf, wo bei die Schaltsteuerung ausgebildet ist, die MEMS-Schalter zum Schalten und Öffnen anzusteuern. Die Schaltsteuerung ist vorzugsweise ausgebildet, die MEMS-Schalter mit der Frequenz einer mit dem Gleichrichter gleichzurichtenden Wechselspan nung zu schalten, sodass die MEMS-Schalter Schaltstellung mit der Frequenz der gleichzurichtenden Spannung wechseln können.
Mittels der Steuerung der MEMS-Schalter lässt sich eine Gleichrichtung mittels geeigneter Schaltung der MEMS-Schalter leicht bewerkstelligen.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter die Schaltsteuerung ausgebildet, die MEMS-Schalter im Bereich des Nulldurchganges der Netzspannung zu öffnen. Insbesondere in industriellen Stromnetzen wirkt eine Leistungselektronik auf die Netzspannung zurück und bewirkt Abweichungen der Netz spannung von einem sinusförmigen Verlauf. Im Extremfall kön nen Verzerrungen eine präzise Bestimmung des Nulldurchganges der Netzspannung erschweren, sodass das Risiko einer falschen Aktivierung der MEMS-Schalter und folglich eines elektrischen Kurzschlusses steigt. Ein hoher Kurzschlussstrom durch die MEMS-Schalter könnte diese jedoch leicht beschädigen. Mittels der Schaltsteuerung können bei Spannungswerten, welche einer Nullspannung, also einer verschwindenden Netzspannung, zu nah sind, die MEMS-Schalter geöffnet werden und somit die Aus fallsicherheit des erfindungsgemäßen Gleichrichters erhöht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter ist die Schaltsteue rung vorzugsweise ausgebildet, die MEMS-Schalter dann zu öff nen, wenn eine den Gleichrichter speisende Spannung, insbe sondere eine Wechselspannung, einen Mindestabstand zu einer Nullspannung unterschreitet.
Auf diese Weise können bei dem erfindungsgemäßen Gleichrich ter die MEMS-Schalter bei Spannungswerten nah einer ver schwindenden Netzspannung geöffnet werden, sodass die Aus fallsicherheit der Energieversorgungseinrichtung weiter er höht ist. Da in den Bereichen sehr kleiner Netzspannung der Momentanwert des Stromes ebenfalls sehr gering ist - im spe- ziellen bei Verwendung einer aktiven Oberwellenbegrenzung (PFC), bei der Strom und Spannung in Phase sind - ist die er höhte Verlustleistung im Gleichrichter durch das Abschalten der MEMS-Schalter und den höheren Spannungsabfall durch die Halbleiterdioden vernachlässigbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter ist die Schaltsteue rung bevorzugt ausgebildet, die MEMS-Schalter dann zu öffnen, wenn eine den Gleichrichter speisende Spannung, insbesondere eine Wechselspannung, einen Schwellwert für einen Oberwellen anteil überschreitet.
Ein hoher Oberwellenanteil und eine daraus resultierende Ab weichung von einem sinusförmigen Verlauf der Netzspannung er schwert ein rechtzeitiges Vorhersagen eines Nulldurchgangs der Netzspannung, sodass das Risiko steigt, die MEMS-Schalter falsch zu schalten und somit einen Kurzschluss hervorzurufen. Mittels dieser Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die MEMS-Schalter bei einem gewissen Oberwellenanteil geöffnet werden, ist dieses Risiko wirksam reduziert. Folglich sind die Ausfallsicherheit und die Betriebssicherheit des erfin dungsgemäßen Energieversorgungsgeräts deutlich erhöht.
Zweckmäßig weist bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter die Schaltsteuerung ein oder mehrere Erfassungsmittel zur Erfas sung eines Spannungswerts der Netzspannung und/oder eines zeitlichen Verlaufs der Netzspannung auf. Besonders bevorzugt weist die Schaltsteuerung eine Oberwellenanteilbestimmungs einrichtung auf, welche anhand eines Spannungswerts oder an hand eines zeitlichen Verlaufs einen Oberwellenanteil der Netzspannung bestimmt. Alternativ oder zusätzlich weist die Schaltsteuerung eines oder mehrere Stromerfassungsmittel auf, welche zur Erfassung eines Stroms durch einen oder mehrere oder sämtliche der MEMS-Schalter und/oder ggf. parallel ge schalteten Diodengleichrichter ausgebildet ist/sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Gleichrichter ist die Schaltsteue rung bevorzugt ausgebildet, die MEMS-Schalter dann zu öffnen, wenn ein durch einen oder mehrere oder sämtliche der MEMS- Schalter hindurchfließender Durchflussstrom einen Schwellwert für den Durchflussstrom überschreitet.
Das erfindungsgemäße Energieversorgungsgerät weist einen er¬ findungsgemäßen Gleichrichter wie oben beschrieben auf.
Die erfindungsgemäße Anlage weist ein Endgerät und ein erfin¬ dungsgemäßes Energieversorgungsgerät auf, wobei das Endgerät mit dem Energieversorgungsgerät zur Energieversorgung des Endgeräts zusammenschaltbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei¬ gen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anlage mit einer erfindungs¬ gemäßen Energieversorgung, die einen erfindungsge mäßen Gleichrichter umfasst, schematisch in einer Prinzipskizze,
Fig. 2 den Gleichrichter gern. Fig. 1 in einer ersten
Schaltstellung schematisch in einem Schaltbild,
Fig. 3 den Gleichrichter gern. Fig. 2 in einer zweiten Schaltstellung schematisch in einem Schaltbild,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gleichrich¬ ters gern. Fig. 1 in einer ersten Schaltstellung schematisch in einem Schaltbild,
Fig. 5 den Gleichrichter gern. Fig. 4 in einer zweiten
Schaltstellung schematisch in einem Schaltbild so wie
Fig. 6 ein Steuerverfahren zur Steuerung der Gleichrichter gern, den Figuren 2 und 3 sowie den Figuren 4 und 5 schematisch in einer Prinzipskizze. Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Anlage ist eine Automatisierungsanlage 10 und umfasst ein Endgerät in Gestalt eines Steuergeräts 20 sowie ein Energieversorgungsgerät 30. Das Steuergerät 20 wird mittels des Energieversorgungsgeräts 30 mit einer Gleichspannung versorgt, welche das Steuergerät 20 zum Betrieb erfordert.
Das Energieversorgungsgerät 30 ist mittels eines Wechselspan nungsanschlusses 40 mit einer Wechselspannung versorgt. Das Energieversorgungsgerät 30 weist einen erfindungsgemäßen Gleichrichter 50 auf, welcher die Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt. Der Gleichrichter 50 wird mittels einer Schaltsteuerung 60 gesteuert. Der Aufbau des Gleich richters 50 sowie die Funktionsweise der Schaltsteuerung 60 wird nachfolgend näher erläutert. In einem optional einge setzten Wandler 55 wird die gleichgerichtete und eventuell im aktiven PFC auf ein höheres Spannungsniveau gebrachte Netz spannung in eine - meist geringere - Ausgangsspannung gewan delt.
Der Gleichrichter 50 wird in einem ersten Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben:
Der Gleichrichter 50 umfasst eine Graetz-Schaltung von vier Stromventilen, welche eine an dem Wechselspannungsanschluss 40 eingespeiste Wechselspannung 80 in eine Gleichspannung wandelt, die einen Kondensator 90 des Gleichrichters 50 lädt. Der Kondensator 90 bildet einen Zwischenkreiskondensator des Gleichrichters 50.
Die vier Stromventile der Graetz-Schaltung liegen erfindungs gemäß als MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 vor, welche im darge stellten Ausführungsbeispiel wie in der Druckschrift DE 102017215236 Al „MEMS-Schalter und Verfahren zur Herstel lung eines MEMS-Schalters" beschrieben hergestellt und ausge bildet sind. Die Graetz-Schaltung entspricht hinsichtlich ih rer Schaltungstopologie bekannten Graetz-Schaltungen, welche mit Dioden als Stromventilen gebildet sind. Solche Graetz- Schaltungen sind beispielsweise beschrieben unter der URL en.wikibooks.org/wiki/Electronics_Fundamentals/Diode_Circuit .
Die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 sind in an sich bekannter Weise mittels elektrischer Leitungsverbindungen 70 zur Graetz-Schaltung verbunden. Die Graetz-Schaltung führt dabei eine momentan (in der Darstellung der Fig. 2) unten einge speiste positive Spannung der Wechselspannung 80 an eine obe re Elektrode des Kondensators 90, wenn die MEMS-Schalter S2 und S3 geschlossen und die MEMS-Schalter Si und S4 geöffnet sind. Entsprechend wird die eine momentan oben eingespeiste negative Spannung der Wechselspannung 80 an eine untere Elek trode des Kondensators 90 geführt. In der Schaltstellung der Fig. 3 hingegen sind bei der Graetz-Schaltung des Gleichrich ters 50 die MEMS-Schalter Si und S4 geschlossen und die MEMS- Schalter S2 und S3 geöffnet, sodass eine oben eingespeiste positive momentane Spannung der Wechselspannung 80 an die obere Elektrode des Kondensators 90 geführt wird und eine un ten eingespeiste momentane negative Spannung der Wechselspan nung 80 an die untere Elektrode des Kondensators 90 geführt wird.
Folglich liegt bei dem Gleichrichter 50 immer dann eine posi tive Spannung an der oberen Elektrode des Kondensators 90 so wie eine negative Spannung an der unteren Elektrode des Kon densators 90 an, wenn die MEMS-Schalter Si und S4 sowie S2 und S3 jeweils bei einem Nulldurchgang der Wechselspannung 80 von einer geöffneten Schaltstellung in eine geschlossene Schalt stellung überführt werden oder einer geschlossenen Schalt stellung in eine geöffnete Schaltstellung überführt werden.
In einem solchen Betrieb wechseln sich die Schaltstellungen der Figuren 2 und 3 folglich mit der Frequenz der Wechsel spannung 80 miteinander ab und der Kondensator 90 wird mit tels einer demgemäß an diesem anliegenden Gleichspannung ge laden. Die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 werden von der Schaltsteue rung 60 in der beschriebenen Weise angesteuert, sodass die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 als Stromventile operieren und die im Stand der Technik eingesetzten und mit Dioden gebilde ten Stromventile ersetzen.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Gleichrichter 50 gleichartig dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Gleich richter 50 aufgebaut. Der Gleichrichter 50 dieses zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich lediglich dadurch von dem zuvor beschriebenen, dass dieser zusätzliche Schutzdioden Di, D2, D3, D4 aufweist, welche jeweils zu einem der MEMS- Schalter Si, S2, S3, S4 parallelgeschaltet sind. Dabei sind die Schutzdioden Di, D2, D3, D4 genau derart parallel zu dem MEMS-Schaltern Si, S2, S3, S4 geschaltet und orientiert, dass die Schutzdioden Di, D2, D3, D4 die Stromventilfunktion der angesteuerten MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 ersetzten, wenn die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 sich in einer Offenstellung be fänden. Auf diese Weise können mögliche Schädigungen der MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 infolge von Spannungsspitzen ver mieden werden. So können grundsätzlich bei dem Gleichrichter 50 Spannungsspitzen wie insbesondere sogenannte Surge-Impulse auftreten. Solche Spannungsspitzen stellen einen Spannungsan stieg der Wechselspannung dar, der über die aktuelle Spannung des Kondensators 90 hinaus geht. Aufgrund des geringen ohm schen Widerstandes des Kondensators 90 können solche Span nungsspitzen zu einem sehr hohen Stromimpuls durch die MEMS- Schalter Si, S2, S3, S4 führen. Solche hohen Stromimpulse kön nen zu einem Verschweißen von Schaltkontakten der MEMS- Schalter Si, S2, S3, S4 führen. Die Schutzdioden Di, D2, D3, D4 hingegen weisen selbst bei großen Strömen vergleichsweise ge ringe Flussspannungen von wenigen Volt auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schutzdioden Di, D2, D3, D4 mit Siliziumdioden gebildet, welche selbst bei Stromstärken von einigen 100 A Flussspannungen von höchstens 1,5 V aufweisen. Somit ist infolge der Schutzdioden Di, D2, D3, D4 die maximale an den MEMS-Schaltern Si, S2, S3, S4 jeweils anliegende Span nung auf höchstens 1,5 V begrenzt. Folglich ist aufgrund des festliegenden Innenwiderstandes 100 der MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 der jeweils durch die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 flie ßende maximale Strom begrenzt. Daher wird mittels der Schutz dioden Di, D2, D3, D4 ein Verschweißen von Schaltkontakten der MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 wirksam ausgeschlossen. Da MEMS- schalter - im Gegensatz zu Dioden - in beide Richtungen einen Stromfluss erlauben, ist bei Einsatz einer aktiven Oberwel lenbegrenzung mit sinusförmigen Netzstrom mittels PFC (darge stellt als optionale Einheit 65) betriebsbedingt eine Diode oder ein gesteuerter Schalter mit Dioden-ähnlichem Verhalten eingesetzt, sodass zu Zeiten wenn die Spannung des Kondensa tors 90 höher ist als der Momentanwert der Netzspannung kein Strom aus den Kondensatoren zurück ins Netz fließen kann.
Die Schaltsteuerung 60 operiert gemäß dem in Fig. 6 darge stellten Schaltverfahren:
Mittels eines in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Spannungsmessers der Schaltsteuerung 60 wird der Verlauf ISSPAV der momentanen Wechselspannung 80 über die Zeit t kon tinuierlich gemessen.
Zur Vermeidung von Lichtbogen infolge von sich entladenden Induktivitäten werden die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 abhän gig von der erfassten Wechselspannung abgeschaltet. Dazu wer den die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4abgeschaltet, bevor die Wechselspannung 80 einen erwarteten Nullpunkt erreicht. Dann wird die Gleichrichtung mittels der Schutzdioden Di, D2, D3,
D4 durchgeführt, wobei nur geringe Verluste resultieren.
Dazu werden Schwellwerte THRESH1, THRESH2 festgelegt, welche einen, im dargestellten Ausführungsbeispiel symmetrischen, Spannungsbereich um eine Nullspannung N bilden, innerhalb welcher die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 abgeschaltet werden, sodass die Gleichrichtung bei Spannungen innerhalb dieses Spannungsbereichs lediglich mittels der Schutzdioden Di, D2, D3, D4 erfolgt. Auf diese Weise werden die MEMS-Schalter Si,
S2, S3, S4 bei einem momentanen Spannungswert der Wechselspan- nung abgeschaltet, welcher einen durch die Schwellwerte THRESH1, THRESH2 definierten Sicherheitsabstand vom erwarte ten Nullpunkt unterschreitet. Diese entsprechende Abschaltung wird im dargestellten Ausführungsbeispiel derart erreicht, dass die Schaltsteuerung 60 die MEMS-Schalter Si, S2, S3, S4 nur dann, wenn der momentane Spannungswert der Wechselspan nung 80 außerhalb des durch die Schwellwerte THRESH1, THRESH2 gekennzeichneten Spannungsbereichs befindlich ist, mittels eines Aktivierungssignals MEMSA aktiviert und bei Erreichen des Spannungsbereichs das Aktivierungssignal MEMSA abschal tet.
In einer in Fig. 6 dargestellten Erweiterung des Ausführungs beispiels wird nicht allein der momentane Spannungsverlauf ISSPAV herangezogen, sondern aus dem momentanen Spannungsver lauf ISSPAV wird zusätzlich der Oberwellenanteil des momenta nen Spannungsverlaufs ISSPAV berechnet. Da bei einem hinrei chend großen Oberwellenanteil der momentane Spannungsverlauf ISSPAV derart stark von einem sinusförmigen Sollspannungsver lauf SOSPAV abweicht, besteht ein nicht zu vernachlässigendes Risiko, dass ein Nulldurchgang der Wechselspannung 80 früher erfolgt als nach den Sollspannungsverlauf SOSPAV erwartet. In dieser Erweiterung des Ausführungsbeispiels werden die MEMS- Schalter Si, S2, S3, S4 mittels eines Aktivierungssignals MEMSA nur dann aktiviert, wenn zum einen der momentane Span nungswert der Wechselspannung 80 außerhalb des durch die Schwellwerte THRESH1, THRESH2 gekennzeichneten Spannungsbe reichs befindlich ist und zugleich der Oberwellenanteil hin reichend klein ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel be tragen die Schwellwerte THRESH1, THRESH220 Prozent sowie -20 Prozent des maximalen Spannungswertes der Wechselspannung 80. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Oberwellen anteil dann hinreichend klein, wenn er eine Grenze von höch stens 30 Prozent nicht überschreitet. In anderen Ausführungs beispielen, welche im Übrigen dem dargestellten Ausführungs beispiel entsprechen, gelten andere Werte für die Schwellwer te THRESH1, THRESH2 sowie eine andere Grenze für den Oberwel lenanteil.

Claims

Patentansprüche
1. Gleichrichter mit einer mit Stromventilen gebildeten Gleichrichterschaltung, bei welcher die Stromventile mit MEMS-Schaltern (Si, S2, S3, S4) gebildet sind, und mit einer Schaltsteuerung (60), wobei die Schaltsteuerung (60) ausgebildet ist, die MEMS-Schalter (S1, S2, S3, S4) zum Schalten und Öffnen anzusteuern, wobei die Schaltsteuerung (60) ausgebildet ist, die MEMS- Schalter (S1, S2, S3, S4) dann zu öffnen, wenn eine den Gleichrichter (50) speisende Spannung (80), insbesondere eine Wechselspannung, einen Mindestabstand (THRESH1, THRESH2) zu einer Nullspannung (N) unterschreitet.
2. Gleichrichter nach Anspruch 1, bei welchem die Gleichrich terschaltung eine Brückenschaltung ist oder aufweist oder die Gleichrichterschaltung eine Brideless-PFC-Schaltung aufweist.
3. Gleichrichter nach dem vorhergehenden Anspruch, bei wel chem die Brückenschaltung eine Graetz-Schaltung ist oder auf weist.
4. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die MEMS-Schalter (S1, S2, S3, S4) zum Schalten oder Öffnen angesteuert sind.
5. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Gleichrichterschaltung zu den MEMS-Schaltern (S1, S2, S3, S4) parallel geschaltete Dioden (Di, D2, D3, D4) um fasst.
6. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Dioden (Di, D2, D3, D4) derart orientiert und ge schaltet sind, dass die Dioden (Di, D2, D3, D4) bei geöffneten MEMS-Schaltern (S1, S2, S3, S4) mit übrigen Teilen des Gleich richters eine Gleichrichterschaltung, vorzugsweise eine Brü ckenschaltung und insbesondere eine Graetz-Schaltung bilden.
7. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo bei die den Gleichrichter (50) speisende Spannung (80) eine Wechselspannung ist.
8. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Schaltsteuerung (60) ausgebildet ist, die MEMS- Schalter (Si, S2, S3, S4) dann zu öffnen, wenn eine den Gleichrichter (50) speisende Spannung (80), insbesondere eine Wechselspannung, einen Schwellwert für einen Oberwellenanteil (OWAN) überschreitet.
9. Energieversorgungsgerät mit einem Gleichrichter (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Anlage mit einem Endgerät und mit einem Energieversor gungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei wel chem das Endgerät (20) mit dem Energieversorgungsgerät (30) zur Energieversorgung des Endgeräts (20) zusammenschaltbar ist.
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